【正文】 。（3）中斷方式把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號（EOC）作為中斷請求信號，以中斷方式進行數(shù)據(jù)傳送。（2）查詢方式A/D轉(zhuǎn)換芯片由表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號，例如ADC0809的EOC端。例如ADC0809轉(zhuǎn)換時間為128μs，相當于6MHz的MCS51單片機共64個機器周期。為此可采用下述三種方式。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送 A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時傳送給單片機進行處理。直到 A/D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。START上升沿將逐次逼近寄存器復位。要求時鐘頻率不高于640KHZREF（+） 、REF（）：基準電壓Vcc：電源，單一+5VGND：地ADC0809的工作過程首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。圖46 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部特性3．外部特性（引腳功能）IN0～IN7：8 路模擬量輸入端21～28：8位數(shù)字量輸出端ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路ALE：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效START：A/D轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少 100ns寬）使其啟動（脈沖上升沿使0809復位，下降沿啟動A/D轉(zhuǎn)換）EOC：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。2）具有轉(zhuǎn)換起停控制端。其內(nèi)部有一個8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進行A/D轉(zhuǎn)換。由于是串行輸結(jié)構(gòu)，能夠節(jié)省單21 / 38片機的I/O 資源，且價格適中，分辨率較高。除了高速的轉(zhuǎn)換器和通用的控制能力外，本器件還有一個片內(nèi)的多路器可以在多個輸入通道內(nèi)部自測試電壓中任意選擇一個。ADC0809是TI公司生產(chǎn)的12位串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器，運用開關(guān)電容逐次逼近技術(shù)完成A/D轉(zhuǎn)換過程。模擬誤差是由比較器解碼網(wǎng)絡(luò)中電阻值以及基準電壓波動等引起的誤差。ADC型號不同，轉(zhuǎn)換速度有很大差別。78UAVCWSoi圖 45 制動壓力傳感器信號放大電路 A/D轉(zhuǎn)換器選擇由于單片機不能處理模擬信號，所以需要A/D轉(zhuǎn)換器來將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后再進行處理。U1 和 U2 構(gòu)成第一級差動放大電路，該電路的放大倍數(shù)為 ，由Rws/21?U3 構(gòu)成的第二級放大電路的放大倍數(shù)為 ，整個放大電路的放大倍數(shù)為1/Rf。由于制動壓力傳感器輸出的信號是從高共模電壓中檢測出的微弱差分電壓信號，要求放大電路具有高的輸入阻抗和共模抑制比。圖 44 轉(zhuǎn)速測量原理 信號調(diào)理電路設(shè)計信號調(diào)理電路的主要功能是將制動壓力傳感器輸出的 0~20mv 的信號調(diào)理放大為 0~5V 的標準電壓信號，放大電路的增益放大倍數(shù)為 從光源發(fā)出的光通過測速齒盤上的齒槽射到光電元件上，使光電元件感光。這種傳感器把旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速變?yōu)橄鄳?yīng)頻率的脈沖，然后用測量電路測出頻率，由頻率值就可以知道所測轉(zhuǎn)速值。由于傳感器輸出的信號較弱，往往包含有工頻，靜電和電磁耦合等共模干擾，這就需要放大電路需要很高的共模抑制比以及高增益，低噪聲和高輸入阻抗，電路結(jié)構(gòu)圖如下所示。制動壓力傳感器的輸出口有 3 個，分別是地線，直流電壓和輸出線。壓力傳感器的尺寸外形如圖所示。最大量程范圍:0 一 700kPa。壓力傳感器作用是檢測制動壓力的大小。C，前置閘65 176。最終完成機械位移(間隙 )轉(zhuǎn)換成電壓 (電流 )。 其工作過程是，當被測金屬與探頭之間的距離發(fā)生變化時。通常我們能做到控制 τ，ζ，σ， I，ω 這幾個參數(shù)在一定范圍內(nèi)不變，則線圈的特征阻抗Z 就成為距離 D 的單值函數(shù)，雖然其整個函數(shù)為非線性的，其函數(shù)特性為“S”型曲線，但可以選取它近似為線性的一段，通過前置器的電子線路處理，將線圈阻抗Z 的變化轉(zhuǎn)化為電壓或電流的變化。與此同時該電渦流場也產(chǎn)生一個方向與頭部線圈方向相反的交變磁場，由于其反作用，使頭部線圈高頻電流的幅度和相位發(fā)生改變(線圈的有效阻抗) ，這一變化與金屬體磁導率、電導率、線圈的幾何形狀、幾何尺寸、電流頻率以及頭部線圈到金屬導體表面的距離等參數(shù)有關(guān)。如果在這一交變磁場的有效范圍內(nèi)沒有金屬材料靠近，則這一磁場能量會全部損失。位移傳感器，本系統(tǒng)采用電渦流傳感器，它由探頭，延伸電纜，前置器及被測體構(gòu)成基本工作系統(tǒng)圖。4)激光干涉?zhèn)鞲衅?、多普勒效?yīng)、衍射及光電器件來測量，激光干涉?zhèn)鞲衅髦饕糜诖罅砍獭⒏呔鹊臏y量。光柵式傳感器用于大線位移的測量。 :一般形式、光纖式、光學編碼器式、光柵式 1)一般形式是先通過改變光路的光通量，再利用各種光電器件的光電效應(yīng)將信號轉(zhuǎn)換成電信號的一種傳感器。 2)容柵式傳感器是利用通過改變電容量或加以激勵電壓來產(chǎn)生感應(yīng)電勢的原理來測量，利用容柵可實現(xiàn)大位移測量(量程達數(shù)百毫米)。電容式傳感器主要用于小位移、尺寸偏差等的測量，可實現(xiàn)不接觸測量，頻率響應(yīng)高(可達數(shù)千赫)，靈敏度高。 3)磁敏式傳感器是以固體中的磁電轉(zhuǎn)換效應(yīng)為基礎(chǔ)，因為載流半導體在磁場中有磁電效應(yīng)(霍爾效應(yīng))而輸出電勢，該類傳感器主要有磁阻傳感器、磁敏二極管和磁敏三極管等。 2)磁柵式傳感器的是利用磁頭和磁柵相對移動，從而在磁頭上感應(yīng)出電信號，此類傳感器屬于數(shù)字式傳感器的一種，與另外一種數(shù)字式傳感器一感應(yīng)同步器的特點及使用范圍相似，其精度略低于感應(yīng)同步器。利用磁電效應(yīng)的位移傳感器有:霍爾式、磁柵式、磁敏式。 4)感應(yīng)同步器是利用兩個平面繞組的互感隨位置不同而發(fā)生變化的原理來測量，感應(yīng)同步器主要用于大線位移的測量，可測量長達幾米的線位移的測量，它的輸出阻抗低，抗干擾能力強，對環(huán)境要求不高。它主要用于尺寸和位移參數(shù)的測量，可用于不接觸測量，精度可達微米級。 3)電渦流式傳感器是利用電渦流現(xiàn)象改變線圈自感、阻抗的原理，電渦流式傳感器的基本結(jié)構(gòu)包括探頭和變換器兩部分。變壓閘式傳感器以差動形式為最常用，差動變壓閘式傳感器又簡稱差動變壓器。廣泛用于各種測量，包括加工中的測量，它能用于幾至幾百赫茲變化量的測量。電感式傳感器主要用于小位移量的測量，測量精度高，用于小偏差測量可達亞微米精度。目前常用的有三種類型:變氣隙型、變面積型、螺管插鐵型。 :自感式、互感式、電渦流式、感應(yīng)同步器。電位器式傳感器可用于中、小位移(幾十毫米內(nèi)的位移量)，用于精度要求不高的場合。應(yīng)變片式傳感器，用于由力或熱產(chǎn)生的變形的測量。1)電阻應(yīng)變式傳感器是一種利用電阻應(yīng)變效應(yīng)，將各種力學量轉(zhuǎn)換為電信號的結(jié)構(gòu)型傳感器?？傊?，通過對制動系統(tǒng)的實時在線檢測，可以及時發(fā)現(xiàn)故障苗頭，使問題剛開始出現(xiàn)時就能得到及時解決，對事故的發(fā)生和擴大將起到有效的預(yù)防作用。以單片機為信息處理核心的檢測系統(tǒng)具有較強的功能，能夠?qū)崿F(xiàn)檢測信號的顯示，具有數(shù)據(jù)處理和判斷功能。此時，傳感器就由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和其他輔助元件組成。這種轉(zhuǎn)換功能，對物性型傳感器可一次完成，實現(xiàn)“被測非電量一有用電量”的直接轉(zhuǎn)換。15 / 38 傳感器的選擇傳感器是連接被測對象和檢測系統(tǒng)的接口，它采集的信息是系統(tǒng)進行處理和判斷的依據(jù)，在很大程度上影響和決定了系統(tǒng)功能的準確性。 本系統(tǒng)以 AT89C52 為核心，完成檢測存儲功能。在閑置模式下，CPU 停止工作，但片內(nèi) RAM、定時閘/計數(shù)閘、串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。③用 AT89C52 設(shè)計的系統(tǒng)，可以反復進行系統(tǒng)試驗、調(diào)試，每次調(diào)試可以編入不同的程序，這樣可以保證系統(tǒng)的設(shè)計達到最優(yōu)，而且可以按照用戶的需要隨時進行修改，使設(shè)計的系統(tǒng)能適應(yīng)用戶的最新要求。同時在外界電源損壞的情況下，仍能保存信息。⑨低功耗空閑和掉電模式。⑦8 個中斷源。⑤ 32條可編程的 v0 口線。②全靜態(tài)工作:0MHz ——24MHz。單片機 AT89C52 是 ATMEL 公司生產(chǎn)的一種低電壓，高性能 8 位單片機，片內(nèi)含有 8k bytes 的可反復擦寫的只讀程序存儲閘((EPROM) 和 256 bytes 的隨機數(shù)據(jù)存儲(RAM)，它采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理閘和可擦寫的 Flash 存儲單元，AT89C51 單片機應(yīng)用于許多控制系統(tǒng)場合。 單片機的選擇單片機是整個檢測系統(tǒng)的核心元件，負責對檢測信號進行數(shù)據(jù)處理、顯示、存儲和報警功能。為了直接測量制動力矩和快速可靠地檢測出閘間隙，結(jié)合盤式制動閘結(jié)構(gòu)特點和現(xiàn)場應(yīng)用要求設(shè)計了制動壓力傳感器和霍爾位移傳感器。同時，本章對系統(tǒng)的設(shè)計流程也進行了詳細闡述。最后，集成各部分子系統(tǒng)，構(gòu)建整個系統(tǒng)，使其能夠滿足現(xiàn)場應(yīng)用要求。再次，在完成硬件部分設(shè)計的同時，應(yīng)進行單片機、計算機智能分析軟件模塊的開發(fā)和編程。在系統(tǒng)的研制過程中，軟硬件的功能總是不斷地調(diào)整，以便相互適應(yīng)，相互配合，達到最佳的性價比?？傮w方案確定之后，系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計工作可以同時進行。本系統(tǒng)基于上述原則分配軟硬件功能：硬件主要功能是從現(xiàn)場獲取被測信號，完成數(shù)據(jù)的采集、處理、顯示、存儲以及通訊。因此遵循的原則是既能實現(xiàn)功能指標，同時系統(tǒng)成本又最低。增大硬件功能的比例可以提高速度，減少所需的存儲容量，有利于檢測和控制的實時性，但同時會增加成本，電路變得復雜，降低了可靠性，而且開發(fā)周期較長。檢測系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分組成。(2)過程中參數(shù)監(jiān)測控制功能。一般來講信號的轉(zhuǎn)換存儲與傳輸需要中間轉(zhuǎn)換裝置來完成，通常是把信號轉(zhuǎn)換成便于傳輸、功率足夠大，并具有一定驅(qū)動功能的電壓或者電流。信息的提取一般采用傳感器件來完成。微電子技術(shù)的發(fā)展，推動了檢測技術(shù)的進步，使得儀器儀表不斷地向智能化、數(shù)字化、小型化、多功能化方向發(fā)展。測量，就是把被測對象的某些特征信息提取出來，并加以度量。下位機則以微控制器為核心，輔以相關(guān)外圍電路完成盤形閘工作參數(shù)實時監(jiān)測，進行數(shù)據(jù)采集處理和通信?；谝陨显瓌t設(shè)計出了系統(tǒng)方案，系統(tǒng)由兩部分組成:上位機和下位機。系統(tǒng)可靠性高。準確實時測量。 通過對串口接收檢測數(shù)據(jù)的分析處理與融合，得到制動性能參數(shù)，對盤式制動閘制動性能進行評判；靜態(tài)數(shù)據(jù)斷電后可以長期保存；具有自恢復功能，可以避免干擾引起的系統(tǒng)“死機”現(xiàn)象。11 / 383 盤式制動閘制動性能檢測系統(tǒng)總體方案 總體方案 系統(tǒng)的主要功能與技術(shù)指標 主要功能對客車用制動系統(tǒng)盤形閘參數(shù)進行實時監(jiān)測。分析了盤式制動閘存在的主要問題，指出研制制動閘摩擦在線檢測系統(tǒng)的必要性。闡述了制動閘需要滿足的基本性能要求，介紹了各種不同類型制動閘的發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用場合。t 本章小結(jié)本章詳細介紹了盤式制動閘的結(jié)構(gòu)和工作原理，在此基礎(chǔ)上總結(jié)了國內(nèi)外在此方面的研究現(xiàn)狀。——車輪的瞬態(tài)角速度(rad/s)。v——車輪角減速度(rad/s 178。 根據(jù)制動開始時汽車的初始速度，可以得到= ／（ ） (219)0?vr= = (220)?dt/IfMb/= = (221)0f/?t其中: ——車輪的初始角速度(rad/s)。把公式(217)代入公式(216) = 178。I——車輪的轉(zhuǎn)動角速度(rad/s)。——整體的等效轉(zhuǎn)動慣量(kgm178。= (216)12mv12?I式中: ——質(zhì)量(kg)。f汽車制動時，由于路面對車輪的滾動阻力矩和汽車回轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力矩都很小，可以忽略其影響?！苿悠鲗囕喌闹苿恿?Nm)。)。這樣的操作有兩個缺陷:(1)會出現(xiàn)在摩擦材料仍然可以安全使用的情況下提前換掉，造成摩擦材料的浪費(2)還會出現(xiàn)由于某種原因沒有及時更換、或者測量失誤等，使摩擦片沒有及時更換會出現(xiàn)不安全的潛在危險，所以對制動器的在線檢測動態(tài)監(jiān)測是很必要的。由于這種制動器制動力矩大，這些設(shè)備的工作環(huán)境惡劣，使人工檢測不容易進行或容易產(chǎn)生誤差，無法真實反映出摩擦材料的磨損情況，更不能反映出由于摩擦熱而引起的破壞程度或潛在的熱疲勞程度。車輪制動器由輪缸液壓推動盤式制動器摩擦塊或鼓式制動器的制動蹄壓緊制動盤或制動鼓，使其之間產(chǎn)生摩擦力，即為制動器制動力。駕駛員加在制動踏板上的力，通過踏板杠桿按一定的比例傳給增力裝置，增力裝置由其它的能量將力增大后，傳給制動主缸。一般的制動裝置是以車輛的動能轉(zhuǎn)化成熱能來確保上述的制動力。制動閘制動的可靠程度決定了車輛的安全可靠性。盤式制動器的摩擦副中的旋轉(zhuǎn)元件是以端面工作的金屬圓盤，此圓盤為制動盤。凡利用固定元件與旋轉(zhuǎn)元件工作表面的摩擦而產(chǎn)生制動力矩的制動器，都稱為摩擦制動器。制動器是制動系中用以產(chǎn)生阻礙車輛的運動或運動趨勢的力的部件。7 / 38制動盤 襯板 活塞 制動器體 液壓缸 碟形簧后蓋 碟簧 后蓋連接螺栓 控制油口 1筒體 1閘瓦(a) 碟形彈簧后置式制動閘結(jié)構(gòu)圖筒體(帶襯板) 碟型彈簧 彈簧座 擋圈 油缸 泄漏油口 活塞 連接栓 后蓋 液壓缸蓋 1控制油口 1制動器體 1連接軸 1壓板 1閘瓦 1制動盤 (b) 碟形彈簧前置式制動閘結(jié)構(gòu)圖圖24 盤式制動閘結(jié)構(gòu)圖盤式制動器摩擦副中的旋轉(zhuǎn)元件是以端面工作的金屬圓盤，輪缸的壓力